智能化水温控制系统设计毕业论文

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1、智能化水温控制系统设计毕业论文目录绪论1一、总体设计2L1电路实现的功能及特点21.2原理方框图及说明21.3总体方案论证4二、硬件设计42」电源模块42.2主机控制部分论证52.3温度采集模块论证52.4后向温度控制模块论证62.5键盘显示模块论证6三、软件设计73」主程序设计73.2温度设定、传送和显示了程序183.3PWM电压输出子程序213.4PID计算子程序23四、设计总结31参考文献32致谢33附录34绪论自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在电子技术的迅猛发展，以及口动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化自适应参数自整定等方面

2、取得成果。在这方面以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，并且都生产出了一批商品化的性能优界的温度控制器及仪器仪表，在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表止朝着高精度智能化、小型化等方面快速发展。温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛，但从国内生产的温度控制器來讲，总体发展水平仍然不高，同国外的日木、美国、德国等先进国家相比，仍然有着较大的差距。口前，我国在这方而总体技术水平处于20世纪80年代中后期水平。成熟产品主耍以“点位”控制及常规的PID控制器为主，它只能适应一般温度系统控制，难于控制滞后复杂时变温度系统控制，而且适应于较高控制场合的智能化、白适应控制仪表国

3、内技术还不十分成熟，形成商品化并广泛应用的控制仪表较少。现在，我国在温度等控制仪表业与国外述有着一定的差距。随着嵌入式系统开发技术的快速发展及其在各个领域的广泛应用，人们对电了产品的小型化和智能化要求越来越高，作为高新技术Z—的单片机以其体积小、价格低、可靠性高、适用范围大以及本身的指令系统等诸多优势，在齐个领域、各个行业都得到了广泛应用。本文主要介绍单片机温度控制系统的设计过程，其屮涉及系统结构设计、元器件的选取、程序的调试和系统参数的整定。在系统构建时选取了AT89C51芯片作为该控制系统的核心，温度信号由新型的可编程温度传感器（DS18B20）提供。通过软件实现对水温的控制，

4、使用继电器作执行部件。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变,具有较好的快速性与较小的超调。该系统为一实验系统，要求系统有控制能力，实现对主要可变参数的实时监控。使用软件编程既减少了系统设计的工作量，又提高了系统开发的速度，使用软件还可以提高所设计系统的稳定性，避免了因个人设计经验不足而产生过多的系统缺陷。一、总体设计1.1电路实现的功能及特点一个水温控制系统，对象为一升净水，加热器为1KW的电炉。设计拟达到的主要要求：1）水温由人工设定，范围：40-90°C,最小区分度为1°C,并能在环境温度变化时实现口动调整，以保持设定的温度

5、基木不变；2）控制精度：温度控制的静态误差小于1°C；3）用十进制数码显示实际水温；4）能打印实测水温值。该系统的特点是釆用适当的控制方法，当设定温度突变（由40°C提高到60°C）时，减小系统的调节时间和超调量。能在环境温度降低时实现自动调整,以保持设定的温度基木不变。具有通信能力，可接收其他数据设备发來的命令，或将结果传送到其他数据设备，再打印输出。1.2原理方框图及说明采用AT89C51单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路,输出控制电路，打卬接1丨电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于数码管上。与上位机进行

6、通信,打印实测水温。原理方框图如图1-1所示图1・1水温控制原理方框图1.3总体方案论证依据课题要求，提出三种方案(1)方案一此方案是传统的一位式模拟控制方案，选用模拟电路，用电位器设定给定值，反馈的温度值和设定值比较后，决定加热或不回热。系统受环境影响大，不能实现复杂的控制算法，不能用数码显示，不能用键盘设定。(2)方案二此方案是传统的二位式模拟控制方案，其基本思想与方案一相同，但由于采用上下限比较电路，所以控制精捉高。这种方法述是模拟控制方式，因此也不能实现复杂的控制算法使控制精度做得较高，而且仍不能用数码显示和键盘设定(3)方案三此方案采用89C51单片机系统來实现。单片机软

7、件编程灵活、自由度人，可用软件编程实现各种控制看法和逻辑控制。可实现数码显示和键盘设定等多种功能，系统电路框图如图2・1所示：图2-1系统电路框图方案一和方案二是传统的模拟控制方式，而模拟控制系统难以实现复杂控制规律，控制方案的修改也较麻烦。而方案三是采用以89C51为控制核心的单片机控制系统，尤其对温度控制，它可达到模拟控制所达不到的控制效果，并且可实现显示、键盘设定等多种功能，又易于扩展，大大提高了系统的智能化，也使得系统所测结果精度大大提高。故选择方案三。硬件设